CN109774626A

CN109774626A - 基于v2x的车辆前向碰撞预警测试系统和方法

Info

Publication number: CN109774626A
Application number: CN201811602587.8A
Authority: CN
Inventors: 谯杰; 汪涛; 易茂; 宋凯凯
Original assignee: Chongqing West Automobile Test Field Management Co Ltd; China Automotive Engineering Research Institute Co Ltd
Current assignee: Chongqing West Automobile Test Field Management Co Ltd; China Automotive Engineering Research Institute Co Ltd
Priority date: 2018-12-26
Filing date: 2018-12-26
Publication date: 2019-05-21

Abstract

本发明请求保护一种基于V2X的车辆前向碰撞预警测试系统及方法，包括：风速计、温度计、地秤、测距仪或卷尺、数据采集设备VBOX、2台笔记本电脑PC、摄像头、麦克风、待测车辆HV和远端车辆RV；所述风速计、温度计分别用于测量实验场地的风速和温度；所述地秤用于测量待测车辆HV载有驾驶员和没有驾驶员情况下的重量；所述测距装置用于道路布局和车载天线安装的测量；所述数据采集设备VBOX用于获得准确的待测车辆HV车辆定位信息，远端车辆RV作为障碍车辆，远端车辆RV和待测车辆HV的方向一致；DSRC用于车辆之间的短程专用无线网络，DGPS差分天线安装在测试场地用于精确校准车辆的定位信息，UDP‑CAN转PC用于数据包的转换和传输。

Description

基于V2X的车辆前向碰撞预警测试系统和方法

技术领域

本发明属于一种汽车高级辅助驾驶系统，特别是关于一种前向碰撞预警的测试系统及方法。

背景技术

随着我国汽车工业的不断发展和壮大，人们已经逐渐意识到由于驾驶员自身、气候环境、道路条件、车辆技术状况等意外因素作用，交通事故不可能完全避免，如何最大限度地保证发生事故时乘员的安全，减少交通事故造成的伤害，提高汽车安全性，具有重要的现实意义。

随着《机动车运行安全技术条件》重新修订后有望于2018年底出台。新标准增加了“车长大于11米的客车应装备符合标准规定的车道偏离报警系统(LDW)和前车碰撞预警系统(FCW)的要求”等，一旦实施将有效拉动智能安全系统在中国市场的需求。

高级辅助驾驶系统是智能交通的重要组成部分，如ACC自适应巡航、FCW前向碰撞预警、AEB自动紧急制动等都可以大大提高交通系统的安全性。实时准确的检测汽车前方行驶车辆等障碍物位置、速度信息是汽车前向碰撞预警、自适应巡航等ADAS系统实现的前提。多传感器信息融合是信息技术领域的发展方向，因此凭借先进的传感器及数采设备可以为前向碰撞预警系统的测试提供精确的数据。

本发明测试方法优势在于实现靠的是通信方式，我们会提取OBU的数据包作分析，排除是否是因为丢包等情况导致车辆没有预警，提高了测评准确度；其次实验设备上使用VBOX高精度数采设备，相较以往试验使用RT-range设备居多，RT需配合机器人使用，VBOX更加灵活，在车上的安装更便捷，大大减轻了试验的复杂度和操作难度；最后采用院内自研软件，实现OBU数据包与VBOX数据包同步，OBU通过网口连接PC，PC上的自研软件读取数据包，再通过拆帧组帧，打包为CAN格式，然后通过USB转CAN的硬件设备连接到VBOX，实现OBU数据与VBOX数采数据同步，提高了数据采集的实时性。

发明内容

本发明旨在解决以上现有技术的问题。提出了一种基于V2X车对外界信息交换的车辆前向碰撞预警测试系统及方法。本发明的技术方案如下：

一种基于V2X(车对外界信息交换)的车辆前向碰撞预警测试系统，其包括：风速计、温度计、地秤、测距仪或卷尺、数据采集设备VBOX、笔记本电脑PC(2台)、摄像头(车内1，车外1)、麦克风、待测车辆HV和远端车辆RV；所述风速计、温度计分别用于测量实验场地的风速和温度；所述地秤用于测量待测车辆HV载有驾驶员和没有驾驶员情况下的重量；所述测距装置用于道路布局和车载天线安装的测量；所述数据采集设备VBOX用于获得准确的待测车辆HV车辆定位信息；数据通过CAN总线与VBOX连接，并通过数据采集PC显示，所述摄像头和麦克风用于采集车内音频信息以及车内外的视频信息；远端车辆RV作为障碍车辆，远端车辆RV和待测车辆HV的方向一致；DSRC用于车辆之间的短程专用无线网络，DGPS差分天线安装在测试场地用于精确校准车辆的定位信息，UDP-CAN转PC用于数据包的转换和传输；

待测车辆的车载单元OBU与数据采集PC通过网口连接，数据采集PC提取OBU的数据包，再通过拆帧组帧，打包为CAN格式，然后通过USB转CAN的硬件设备连接到VBOX，实现OBU数据与VBOX数采数据同步，并作分析排除是否是因为丢包情况导致车辆没有预警。

所述数采PC用于显示测试信息系统数据、VBOX数据、以及视频、音频信号、UDP数据。

进一步的，所述远端车辆RV搭载与HV相同的测试信息系统，DSRC、GPS天线应安装于远端车辆RV车顶，DSRC主频模式：GPS的U-blox6芯片为DSRC提供主频，并以之为基准频率发送BSM和GPS定位信息，BSM数据包Part1和Part2需要满足CAMP[3]协议的最低要求，RV的BSM信息包括车辆的位置、速度、行驶方向和路径历史记录，该信息以广播方式发生。

进一步的，当待测车辆HV触发FCW前向碰撞预警告警，或待测车辆HV与远端车辆RV的TTC碰撞时间下降到TTCmin的90％以下时仍无FCW告警触发，认为该次测试结束，测试结束后，HV变道驶入旁侧相邻车道；

其中TTC的表示公式为：

TTC＝d(HV,RV)/V_HV (1)

式中d(HV,RV)表示待测车辆和远端车辆的距离，V_HV表示待测车辆的行驶速度。

一种基于系统的基于V2X的车辆前向碰撞预警测试方法，其包括以下步骤：

步骤一、试验准备阶段

利用温度计和风速计对测试场地检测，利用地秤分别测量和记录包含测试车辆整备质量，以及包含驾驶员和测试设备在内的测试车辆总重，打开DSRC基站，架好DGPS(差分全球定位系统)基站，在待测车辆车顶安装一枚摄像头和两个GPS天线，在车内副驾位置安装VBOX数采设备，在中控仪表盘位置安装摄像头一枚和麦克风一个，最后将各设备连接到VBOX，初始化数采PC使之能够显示采集变量；

步骤二、测试实验阶段

1)符合测试环境条件时，远端车辆RV放置在测试道路的中间，车辆纵向轴线平行于车道线，摆放方向与待测车辆HV的方向一致，即待测车辆HV驶往远端车辆RV的尾端；

2)远端车辆RV从测试路段起始位置行驶到结束位置；并驻停于测试路段终点，用锥形筒标记驻停位置，启动广播模式，保证待测车辆HV以测试速度进入测试路段，并保持该速度靠近远端车辆RV；

3)当待测车辆HV触发FCW前向碰撞预警告警，或待测车辆HV与远端车辆RV的TTC碰撞时间下降到TTCmin的90％以下时仍无FCW告警触发，认为该次测试结束，测试结束后，HV变道驶入旁侧相邻车道；

其中TTC的表示公式为：

TTC＝d(HV,RV)/V_HV (1)

4)按照上述步骤进行十次实验；

步骤三、检测结果的记录和数据处理

将试验结果记入原始记录中；并将试验检测数据按数值修约方法进行处理。

进一步的，所述两个GPS天线应安装在车顶中轴线上且直线距离为80厘米。

进一步的，所述测试环境要求如下：

1)气候条件良好，下列气候条件下不适于做此试验：包括雨、雪、冰雹、雾、烟、灰尘；

2)路面为干燥的沥青路面上，没有可见的潮湿处，直道并且平坦；

3)试验环境温度为0℃-38℃；

4)最高风速低于10m/s；

5)光照度大于2000勒克斯；

6)太阳的高度要超过地面水平线15°；车辆背对太阳行驶。

本发明的优点及有益效果如下：

本发明创新点在于采用V2X相关设备，基于通信的方式分析数据是否丢包的情况，并将此作为车辆预警测试评价的标准之一，相交于以往的测试实验提高了精确度；同时使用VOBX代替了以往的RT设备，简化了操作步骤和流程，极大地缩短了实验时间使得应用更加广泛。

附图说明

图1是本发明提供优选实施例系统结构图；

图2试验示意图；

图3试验车辆样品示意图；

图4实验记录表。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述。所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

1.基于V2X的车辆前向碰撞预警测试方法及系统如图1所示，其设备包括：其设备包括：风速计、温度计、地秤、测距仪或卷尺、数据采集设备VBOX、待测车辆的车载单元OBU、笔记本电脑(2台)、摄像头(车内1，车外1)、麦克风、待测车辆HV和远端车辆RV。

所述风速计、温度计用于测量实验场地的风速和温度。

所述地秤用于测量待测车辆的重量。

所述测距仪或卷尺用于道路布局和车载天线安装的测量。

所述VBOX用于获得准确的车辆位置信息，动态定位精度为2cm，数据通过CAN总线与VBOX连接，并可通过数据采集PC显示。

所述摄像头和麦克风用于采集车内音频信息以及车内外的视频信息。

所述数采PC用于显示测试信息系统数据、VBOX数据、以及视频(每秒30帧，FPS)、音频信号(100Hz)、UDP数据(10Hz)。

远端车辆RV搭载与HV相同的测试信息系统。DSRC、GPS天线应安装于车顶，DSRC主频模式：GPS的U-blox6芯片为DSRC提供主频，并以之为基准频率发送BSM(10Hz)和GPS定位信息，BSM数据包Part1和Part2需要满足CAMP[3]协议的最低要求。RV的BSM信息包括车辆的位置、速度、行驶方向和路径历史记录，该信息以广播方式发生。

测试信息系统设备用于测试车辆的前向碰撞预警功能包括以下步骤：

步骤一、试验准备

利用温度计和风速计对测试场地检测，利用地秤分别测量和记录包含测试车辆整备质量以及驾驶员和测试设备在内的测试车辆总重，打开DSRC基站，架好DGPS基站，在待测车辆车顶安装一枚摄像头和两个GPS天线，两个GPS天线应安装在车顶中轴线上且直线距离为80厘米，在车内副驾位置安装VBOX数采设备，在中控仪表盘位置安装摄像头一枚和麦克风一个，最后将各设备连接到VBOX，初始化数采PC使之能够显示采集变量。

其中测试环境要求如下：

1)气候条件良好，下列气候条件下不适于做此试验：包括雨、雪、冰雹、雾、烟、灰尘，但不限于这些情况。

2)路面为干燥的沥青路面上，没有可见的潮湿处。直道并且平坦(大约1％的横向坡度用来进行水管理，没有凹坑、疙瘩以及裂缝)。

3)试验环境温度为0℃-38℃；

4)最高风速低于10m/s；

5)光照度大于2000勒克斯(平行于沥青路面检测)；

6)太阳的高度要超过地面水平线15°；车辆背对太阳行驶；

包括测试人员，HV驾驶员，RV驾驶员，测试人员中包括一名熟悉无线通信测试人员，所有测试人员必须需熟悉WSU测试对象，HV驾驶员需要熟悉碰撞告警系统，RV驾驶员需要熟悉整套测试系统的使用。

步骤二、测试实验

1)如图2所示要求，远端车辆RV应放置在测试道路的中间，车辆纵向轴线应该平行车道线，摆放方向与待测车辆HV的方向一致，即待测车辆HV驶往远端车辆RV的尾端。

2)远端车辆RV从测试路段起始位置行驶到结束位置；并驻停于测试路段终点，用锥形筒标记驻停位置，启动广播模式。必须保证待测车辆HV以测试速度进入测试路段，并保持该速度靠近远端车辆RV。

3)当待测车辆HV触发FCW(前向碰撞预警)告警，或待测车辆HV与远端车辆RV的TTC(碰撞时间)下降到TTCmin的90％以下时仍无FCW告警触发，认为该次测试结束。测试结束后，HV变道驶入旁侧相邻车道。

试验样车如图3所示，其中TTC的计算公式为：

TTC＝d(HV,RV)/V_HV (1)

4)按照上述步骤进行十次实验。

步骤三、检测结果的记录和数据处理

如图4所示，将试验结果记入原始记录中；原始记录填写应工整、完整，不得用铅笔填写；原始记录须经检验人员、记录人员、和校对人员签字，否则无效；试验检测数据按数值修约方法的有关规定进行处理。其中变异系数：C·V％＝(标准偏差SD/平均值Mean)×100％，表征每一组试验是否有效。如果变异系数大于15％，则认为本组试验有较大误差，试验无效。

其中试验通过标准：

如果HV的OBU(车载终端)在TTC低于TTCmin之前启动FCW告警，则试验成功。如果HV的OBU在TTC低于TTCmin之后启动FCW告警，或者在试验期间未能触发高级别FCW告警，则试验不成功。

TTCmin取值2.1s[2]。此处不考虑1-2级FCW告警。

每组测试需要连续进行多次，如果一组测试的成功率高于90％，则FCW测试通过。即每组试验10次中有9次成功则认为FCW测试通过。

本申请参考文献：

1.Howe,G.,Xu,G.,Hoover,R.,Elsasser,D.,&Barickman,F.(2016,July).Commercial connected-vehicle test procedure development and test results–Forward collision warning(Report No.DOT HS 812 298).Washington,DC:NationalHighway Traffic Safety Administration.

2.A Test Track Protocol for Assessing Forward Collision WarningDriver-Vehicle Interface Effectiveness,DOT HS 811 501,Washington,DC:NationalHighway Traffic Safety Administration.

3.Crash Avoidance Metrics Partnership.(2011,October 10).CAMP VSC3–Model Deployment Safety Device DSRC BSM Communication Minimum PerformanceRequirements,Revision 11.(Internal document).Washington,DC:National HighwayTraffic Safety Administration.

以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims

1.一种基于V2X的车辆前向碰撞预警测试系统，其特征在于，包括：风速计、温度计、地秤、测距仪或卷尺、数据采集设备VBOX、2台笔记本电脑PC、摄像头、麦克风、待测车辆HV和远端车辆RV；所述风速计、温度计分别用于测量实验场地的风速和温度；所述地秤用于测量待测车辆HV载有驾驶员和没有驾驶员情况下的重量；所述测距装置用于道路布局和车载天线安装的测量；所述数据采集设备VBOX用于获得准确的待测车辆HV车辆定位信息；数据通过CAN总线与VBOX连接，并通过笔记本电脑PC显示，所述摄像头和麦克风用于采集车内音频信息以及车内外的视频信息；摄像头包括一车内摄像头和车外摄像头，远端车辆RV作为障碍车辆，远端车辆RV和待测车辆HV的方向一致；DSRC用于车辆之间的短程专用无线网络，DGPS差分天线安装在测试场地用于精确校准车辆的定位信息，UDP-CAN转PC用于数据包的转换和传输；

待测车辆的车载单元OBU与笔记本电脑PC通过网口连接，笔记本电脑PC提取OBU的数据包，再通过拆帧组帧，打包为CAN格式，然后通过USB转CAN的硬件设备连接到VBOX，实现OBU数据与VBOX数采数据同步，并作分析排除是否是因为丢包情况导致车辆没有预警；

所述笔记本电脑PC用于显示测试信息系统数据、VBOX数据、以及摄像头、麦克风的视频音频信号、UDP数据。

2.根据权利要求1所述基于V2X的车辆前向碰撞预警测试系统，其特征在于，所述远端车辆RV搭载与HV相同的测试信息系统，DSRC、GPS天线应安装于远端车辆RV车顶，DSRC主频模式：GPS的U-blox6芯片为DSRC提供主频，并以之为基准频率发送BSM和GPS定位信息，BSM数据包Part1和Part2需要满足CAMP[3]协议的最低要求，RV的BSM信息包括车辆的位置、速度、行驶方向和路径历史记录，该信息以广播方式发生。

3.根据权利要求1所述基于V2X的车辆前向碰撞预警测试系统，其特征在于，当待测车辆HV触发FCW前向碰撞预警告警，或待测车辆HV与远端车辆RV的TTC碰撞时间下降到TTCmin的90％以下时仍无FCW告警触发，认为该次测试结束，测试结束后，HV变道驶入旁侧相邻车道；

其中TTC的表示公式为：

TTC＝d(HV,RV)/V_HV (1)

4.一种基于权利要求1-3之一系统的ADAS汽车前向碰撞预警测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、试验准备阶段

利用温度计和风速计对测试场地检测，利用地秤分别测量和记录包含测试车辆整备质量，以及包含驾驶员和测试设备在内的测试车辆总重，打开DSRC基站，架好DGPS差分全球定位系统基站，在待测车辆车顶安装一枚摄像头和两个GPS天线，在车内副驾位置安装VBOX数采设备，在中控仪表盘位置安装摄像头一枚和麦克风一个，最后将各设备连接到VBOX，初始化数采PC使之能够显示采集变量；

步骤二、测试实验阶段

其中TTC的表示公式为：

TTC＝d(HV,RV)/V_HV (1)

4)按照上述步骤进行十次实验；

步骤三、检测结果的记录和数据处理

5.根据权利要求4所述的ADAS汽车前向碰撞预警测试方法，其特征在于，所述两个GPS天线应安装在车顶中轴线上且直线距离为80厘米。

6.根据权利要求4所述的ADAS汽车前向碰撞预警测试方法，其特征在于，所述测试环境要求如下：

3)试验环境温度为0℃-38℃；

4)最高风速低于10m/s；

5)光照度大于2000勒克斯；

6)太阳的高度要超过地面水平线15°；车辆背对太阳行驶。